大學物理實驗 介電常數(shù)的測量

1、介電常數(shù)的測定實驗報告數(shù)學系周海明PB0500101520061116實驗題目實驗題目：介電常數(shù)的測定實驗目的實驗目的：了解多種測量介電常數(shù)的方法及其特點和適用范圍，掌握替代法，比較法和諧振法測固體電介質(zhì)介電常數(shù)的原理和方法，用自己設(shè)計與制作的介電常數(shù)測試儀，測量壓電陶瓷的介電常數(shù)。實驗原理實驗原理：介質(zhì)材料的介電常數(shù)一般采用相對介電常數(shù)來表示，通常采用測量r?樣品的電容量，經(jīng)過計算求出，它們滿足如下關(guān)系：（1）。r?SCdr00???

2、???式中為絕對介電常數(shù)，為真空介電常數(shù)，，S為?0?mF1085.8120????樣品的有效面積，d為樣品的厚度，C為被測樣品的電容量，通常取頻率為1kHz時的電容量C。一、替代法替代法參考電路如圖1所示，將待測電容Cx（圖中Rx是待測電容的介電損耗電阻），限流電阻R0(取1kΩ)、安培計與信號源組成一簡單串聯(lián)電路。合上開關(guān)K1，調(diào)節(jié)信號源的頻率和電壓及限流電阻R0，使安培計的讀數(shù)在毫安范圍恒定（并保持儀器最高的有效位數(shù)），記錄讀數(shù)I

3、x。將開關(guān)K2打到B點，讓標準電容箱Cs和交流電阻箱Rs替代Cx調(diào)節(jié)Cs和Rs值，使Is接近Ix。多次變換開關(guān)K2的位置(AB位)，反復調(diào)節(jié)Cs和Rs，使。假定Cx上的介電損耗XSII?電阻Rx與標準電容箱的介電損耗電阻Rs相接近（），則有。sxRR?sxCC?另一種參考電路如圖2所示，將標準電容箱Cs調(diào)到極小值，雙刀雙擲開關(guān)K2扳到AA’，測量Cx上的電壓Vx值；再將K2扳到BB’，調(diào)節(jié)Cs讓Cs上的電壓VS接近Vx。將開關(guān)K2來回扳

4、到AA’和BB’位，不斷調(diào)節(jié)Cs和Rs值，1.根據(jù)所給儀器、元件和用具、采用替代法設(shè)計一臺簡易的介電常數(shù)測試儀，測量壓電陶瓷的介電常數(shù)。r?2.用比較法設(shè)計一臺簡易的介電常數(shù)測試儀，測量壓電陶瓷的介電常數(shù)。r?3.用諧振法和諧振替代法設(shè)計一臺簡易的介電常數(shù)測試儀，測量壓電陶瓷的介電常數(shù)。r?注：諧振替代法，每個直接測量量各測6次，并做誤差分析（計算結(jié)果的合成不確定度）。實驗儀器：信號源一臺，多用表一塊，電容箱一個，交流電阻箱一個，壓電陶

5、瓷一個，電感器一個，導線若干，黃銅片二片，泡沫塑料一塊。實驗步驟實驗步驟：一、替代法1.按圖1先連接好電路，注意實驗室不給開關(guān)、和。置SRXR??kR102.先把接入電路中，調(diào)節(jié)信號源頻率、電壓，使電流表讀數(shù)穩(wěn)定，并記下XC其值XI3.再把代替接入電路中，調(diào)節(jié)，使電流表示數(shù)與相等，記錄SCXCSCSIXI值SC二、比較法1.按圖3連接電路2.用萬用電表測量和上的電壓值和，并記錄電容箱的電容值XCSCXVSVSC三、諧振法1.按圖4連接好